欢迎来到各位小伙伴来到“PACK制造工艺系列合集”!接下来我们将对新能源电池包零部件的材料类型、制造工艺和设计要点进行逐个分析???? ,感谢阅读和关注~
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01 集成母排CCS概述
集成母排由信号采集组件(FPC、PCB、FFC等)、塑胶支架(或热压膜)、铜铝排等组成,通过热压或铆接等工艺形成“多合一”整体,通过激光焊接完成电芯的串并联,同时还可以集成温度和电压采集。
相对于传统线束连接方案,零件数量骤减、空间厚度减小、自动化节拍缩短,大大简化了PACK制造工艺。
02 CCS不同集成工艺类型和特点
(1)按信号采集组件类型分类
1. 传统线束方案
2022年以前,电芯之间仍然依靠复杂的线束进行连接,CCS集成母排并没有得到广泛的应用。
主要原因是成本高,供应商需要找线束厂做好一体化采集线束后,再拼装塑胶支架、铝巴、镍端子,最后还要手工焊接铝巴与电芯。这导致不仅成本高昂,而且难以管控质量。
当然目前CCS的成本依然比线束方案高,但是前者在电池包设计和制造上有许多优点
特点:
成本低:线束制造工艺成熟,过流能力强,信号稳定,成本也较低
可靠性低:采集线束易老化、松动,需定期检修
空间占用率高:线束体积较大,且数量众多,占用空间较多,影响模组轻量化
2. FPC方案(应用最为广泛)
常用结构:FPC+镍片+导电铝排+吸塑板或PET膜热压
FPC是指柔性电路板,Flexible Printed Circuit,以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材,通过蚀刻工艺制成柔性电路,集成温度传感器、镍片等组件,实现高密度信号采集。
FPC方案凭借高集成度、自动化适配性及成熟工艺,并经过头部电池企业验证,是占比超过60%。
特点:
轻薄化:厚度仅0.1-0.3mm,可提高电池包空间利用率
高度集成化:线路一体成型,减少连接点,提升可靠性
材料与设备投资大,加工工艺复杂,FPC过流能力有限
3. PCB方案
PCB就是普通的印刷电路板,采用FR4环氧树脂基板,通过钻孔、电镀等工艺制作硬质电路板,集成镍片、保险丝等组件。
常用结构:PCB+镍片+导电铝排+吸塑热铆或PET膜热压
特点:
成本低:硬板工艺成熟,适合标准化设计
硬质PCB板结构稳定性好,质量轻,但厚度较大(约1-2mm)
PCB板不可变形,难以兼容电芯的膨胀
4. FFC方案
FFC是指柔性扁平线缆,以PET为基材,镀锡铜线与绝缘层压合而成,通过端子连接实现信号传输。
常用结构:FFC+镍片+导电铝排+ 吸塑热铆或PET膜热压
特点:
抗干扰性强:扁平结构减少电磁干扰
无需开模,自动化压合效率高,柔韧性也较高,可折叠180°,适用于复杂空间的采集组件布置
耐压不足:绝缘层需额外处理,否则易击穿
5. FDC方案
FDC是指柔性模切线路板,以PI/PET膜为基材,通过圆刀模切工艺直接成型,替代传统FPC的蚀刻流程。
常用结构:FDC+镍片+导电铝排+ 吸塑热铆或PET膜热压
特点:
成本低:相较于FPC,可节省成本≥30%,并适合大尺寸需求场景
线宽线距≥0.25mm,无法满足微小间距需求,局部位置需要额外焊接保险丝,工艺较复杂
(2)按照制造工艺分类
1. 注塑托盘方案
通过注塑工艺将阻燃塑料(如PC+ABS、PA66)熔融后注入模具,形成带有定位孔、防滑纹等结构的托盘,用于支撑电芯、集成信号采集组件(如FPC、线束)及铜铝排。
优点:
结构强度高:注塑件一体成型,可承载大尺寸模组(如1000mm×800mm)。
精度较高:尺寸公差±0.1mm,适合高密度排布。
缺点:
注塑托盘厚度通常≥2mm,增加模组重量(占比约5%-8%)。
灵活性差,大尺寸托盘需多块拼接,工艺复杂度高。
2. 吸塑隔离板方案
采用阻燃PC薄膜通过真空吸塑成型,制成轻薄隔离板,再与FPC、铜铝排等组件通过热铆工艺整合。
优势:
轻量化:整体厚度可压缩至1.5mm
成本低较低,模具费用仅为注塑的1/3(约3万元/套)
劣势:
承重能力弱:吸塑板易变形,无法承载超过50kg的模组。3. 热压膜方案
无论是注塑,还是吸塑,塑胶支架的厚度都较大,热压膜方案通常采用PET绝缘膜(厚度50-100μm)作为基材,通过热压机将信号采集组件(FPC/PCB)、铜铝排等压合成一体。
优势:
厚度可降至1mm以下,重量轻、空间利用率高、结构简单
产线自动化程度高
劣势:
设备投入高:热压机单台价格超50万元,且能耗较高。
原文标题 : PACK制造工艺系列:新能源电池包集成盖板CCS工艺类型和特点